TESIS
MANAJEMEN PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR TEGANGAN MENENGAH BERBASIS ANALISIS KANDUNGAN GAS TERLARUT (DGA)
I GUSTI NGURAH SEGARA PUTRA NIM 0991761023
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2013 i
MANAJEMEN PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR TEGANGAN MENENGAH BERBASIS ANALISIS KANDUNGAN GAS TERLARUT (DGA)
Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister pada Program Magister, Program Studi Teknik Elektro, Program Pascasarjana Universitas Udayana
I GUSTI NGURAH SEGARA PUTRA NIM 0991761023
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2013 ii
Lembar Pengesahan
TESIS INI TELAH DISETUJUI TANGGAL 13 DESEMBER 2013
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Prof.Ir.I.A.Dwi Giriantari,MEngSc.,PhD NIP. 196512131991032001
Wayan Gede Ariastina,ST,MEngSc.,PhD NIP. 196904131994121001
Mengetahui
Ketua Program Studi Magister Teknik Elektro Program Pascasarjana Universitas Udayana
Prof.Ir. I.A.Dwi Giriantari,MengSc.,PhD NIP. 196512131991032001
Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana
Prof.Dr.dr.A.A.Raka Sudewi,Sp.S(K) NIP. 195902151985102001
iii
Tesis Ini Telah Diuji pada Tanggal 13 Desember 2013 Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana, No : 3341 / UN 14.4 / HK / 2013 , Tanggal 11 Desember 2013
Panitia Penguji Hasil Penelitian Tesis adalah: Ketua : Prof.Ir. I.A.Dwi Giriantari,MEngSc.,PhD Anggota : 1. Wayan Gede Ariastina,ST,MEngSc.,PhD 2. Prof.Ir. Rukmi Sari Hartati,MT.,PhD 2. I Nyoman Satya Kumara,ST.,MSc.,PhD 3. Ir. Linawati, MEngSc.,PhD
iv
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertanda tangan dibawah ini , Nama
: I Gusti Ngurah Segara Putra
NIM
: 0991761023
Program Studi
: Magister Teknik Elektro
Judul Tesis
: Manajemen Pemeliharaan Transformator Tegangan Menengah Berbasis Analisis Kandungan Gas Terlarut (DGA)
Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah Tesis ini bebas plagiat.
Apabila di kemudian hari terbukti plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan Mendiknas RI No.17 Tahun 2010 dan Peraturan Perundang-undangan yang berlaku
Denpasar, 13 Desember 2013 Yang membuat pernyataan
I Gusti Ngurah Segara Putra
v
UCAPAN TERIMA KASIH
Pertama-tama perkenankanlah penulis memanjatkan puji syukur ke hadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/ Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya atas asung wara nugraha-Nya/kurnia-Nya, tesis ini dapat diselesaikan. Pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar - besarnya
kepada
Prof. Ir. I.A.Dwi Giriantari ,MEngSc.,PhD,
pembimbing I yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan saran selama penulis mengikuti Program Magister, khususnya dalam penyelesaian tesis
ini. Terima kasih sebesar-besarnya pula penulis sampaikan
kepada Wayan Gede Ariastina,ST.,MEngSc.,PhD penuh perhatian dan kesabaran telah memberikan
, Pembimbing II yang dengan bimbingan dan saran kepada
penulis. Ucapan yang sama juga ditujukan kepada Rektor Universitas Udayana Prof. Dr.dr. Ketut Suastika,Sp.,PD-KEMD atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister di Universitas Udayana. Ucapan terima kasih ini juga ditujukan kepada Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana yang dijabat oleh Prof.Dr.dr.A.A.Raka Sudewi,Sp.S(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Universitas Udayana. Tidak lupa pula penulis ucapkan terima kasih kepada Prof.Ir. I.A.Dwi Giriantari,M.EngSc.,PhD Ketua Program Studi Magister Teknik Elektro atas ijin yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan Program Magister. Ungkapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada para penguji tesis, yaitu Prof.Ir. Rukmi Sari Hartati,MT,.PhD , I Nyoman Satya Kumara,ST.,MSc.,PhD ,
vi
Ir. Linawati, MEngSC.,PhD yang telah memberikan masukan, saran, sanggahan, dan koreksi sehingga tesis ini dapat terwujud seperti ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada PT. Tiara Cipta Nirwana yang telah memberikan bantuan finansial kepada penulis dalam menyelesaikan studi ini. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus disertai penghargaan kepada seluruh guru-guru yang telah membimbing penulis, mulai dari sekolah dasar sampai perguruan tinggi. Juga penulis ucapkan terima kasih kepada Ibu dan Ayah yang telah mengasuh dan membesarkan penulis, memberikan dasar-dasar berpikir logik dan suasana demokratis sehingga tercipta lahan yang baik untuk berkembangnya kreativitas. Akhirnya penulis sampaikan terima kasih kepada isteri tercinta Ida Ayu Surya Agustini, serta anak-anak I.G.N.Agung Krisna Putra Airsania dan I.G.A. Agung Karina Ersania tersayang, yang dengan penuh pengorbanan
telah
memberikan
kepada
penulis
kesempatan
untuk
lebih
berkonsentrasi menyelesaikan tesis ini. Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa/ Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini, serta kepada penulis sekeluarga.
vii
ABSTRAK MANAJEMEN PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR TEGANGAN MENENGAH BERBASIS ANALISIS KANDUNGAN GAS TERLARUT (DGA) Seiring dengan usia, minyak transformator akan mengalami penurunan kualitas isolasi. Hal ini terjadi karena dua faktor, yaitu adanya pengaruh tegangan (voltage stress) dan pemanasan (thermal stress). Akibatnya didalam minyak akan terbentuk kontaminan yang dapat berupa partikel padat, gas ataupun cair. Keberadaan kontaminan ini dapat menurunkan kualitas dielektrik minyak transformator. Penurunan kualitas dielektrik minyak akan menyebabkan gangguan internal transformator. Untuk menghindari gangguan maka perlu dibuat suatu manajemen pemeliharaan terhadap transformator-transformator tersebut. Pendekatan sederhana untuk menentukan prioritas pemeliharaan transformator dibahas dalam tesis ini. Pendekatan ini mengadopsi metode pembobotan dan skoring sederhana pada test DGA dan tes tegangan tembus. Pembebanan transformator dan suhu operasi juga dianggap sebagai parameter keputusan. Pendekatan ini diterapkan dalam manajemen perawatan 29 trafo distribusi yang memasok sebuah bandara internasional. Hasil penelitian menunjukkan dari 29 transformator yang di uji, satu transformator berada pada prioritas 2 , dua transformator berada pada prioritas 3 , dan 26 transformator berada pada prioritas 4. Penanganan pekerjaan preventif terhadap transformator yang masuk dalam kondisi kritis dengan melakukan treatment /pemurnian kembali kondisi minyak transformator, dan membuat jadwal pemeliharaan berkala terhadap transformator yang masih dalam katagori normal. Pendekatan sederhana ini sangat berguna dalam membantu para engineer dalam penentuan jadwal pemeliharaan transformator .Pendekatan yang dibahas di sini dapat diperluas dengan menambahkan parameter lainnya untuk menunjang pengambilan keputusan dalam manajemen aset.
Kata Kunci : Transformator, DGA, Jadwal Pemeliharaan.
viii
ABSTRACT MAINTENANCE MANAGEMENT FOR MEDIUM VOLTAGE TRANSFORMER BASED ON DISSOLVED GAS ANALYSIS (DGA)
The quality of transformer’s oil insulation is decreased due to its age. It happens because of two factors: voltage stress and thermal stress. Contaminants such as solid particles, gas and liquid will establish due to those factors. The occurrence of those contaminants can decrease the quality of transformer’s oil insulation, that can lead to the failure of transformer . In order to prevent the transformer from failure, it needs a proper maintenance management. A simple approach to determine the priority of transformer maintenance is discussed in this thesis. This approach adopts a simple method of weighting and scoring the test of DGA and breakdown voltage. Transformer loading and operating temperature is also regarded as a decision parameter. This approach is applied in care management 29 distribution transformers supplying Ngurah Rai international airport. The results of the 29 transformers in the test showed that one transformer is categorised at priority 2, two transformers at priority 3, and 26 transformers at priority 4. Preventive work scheduled to the transformer in critical condition by performing treatment/oil purification. A periodic maintenance schedule is also established for the transformer in normal category. This simple approach is very useful in helping the engineers in the determination of transformer maintenance schedule. Approach discussed here can be extended by adding other parameters to support decision making in asset management.
Keywords: transformers, DGA, Maintenance Schedule.
ix
DAFTAR ISI Halaman SAMPUL DALAM……………………………………………………………………i PRASYARAT GELAR................................................................................................ ii LEMBAR PERSETUJUAN ....................................................................................... iii PENETAPAN PANITIA PENGUJI ...........................................................................iv SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT……………………………………….v UCAPAN TERIMA KASIH………………………………………………………...vi ABSTRAK…………………………………………………………………….....…viii ABSTRACT………………………………………………………….………………ix DAFTAR ISI ................................................................................................................ x DAFTAR TABEL ...................................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xiii DAFTAR SINGKATAN .......................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................... 3 1.3 Tujuan ....................................................................................................... 3 1.4 Batasan Penelitian ...................................................................................... 3 1.5 Manfaat Penelitian ..................................................................................... 3
BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 State of The Art Review .............................................................................. 4 2.2 Teori Dasar Transformator ......................................................................... 7 2.3 Kontruksi Transformator............................................................................ 8 2.4 Gas Terlarut Pada Minyak Transforrmator .............................................. 10 2.5 Disolved Gas Analiser (DGA) ................................................................. 13 2.5.1 Metode Ekstraksi Gas…………………………………………14 2.5.2 Metode Interpretasi DGA…………………………………......15 2.6 Klasifikasi Tingkat Prioritas Pemeliharaan……………………………………..25
x
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Rancangan Penelitian……………………………………………………………30 3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ................................................................... 31 3.3 Pengambilan Sampel Minyak Transformator .......................................... 32 3.4 Prosedur Pengambilan Sampel................................................................. 34 3.5 Pengujian Tegangan Tembus ................................................................... 35 3.6 Disolved Gas Analiser (DGA) ................................................................ 36 3.7 Alur Proses Pengambilan Keputusan Manajemen Perawatan Transformator ......................................................................... 41
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN 4.1 Hasil Tes Tegangan Tembus dan Tes DGA………………………….....45 4.2 Hasil dan Pembahasan…………………………………………………..55 4.2.1 Hasil Perhitungan Skor Total………………………………….55 4.2.2 Rentangan Skor………………………………………………..57 4.2.3 Hasil Klasifikasi……………………………………………….59 4.2.4 Interpretasi DGA……………………………………………...60
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN-SARAN 5.1 Kesimpulan……………………………………………………………...67 5.2 Saran-saran………………………………………………………………68
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xi
DAFTAR TABEL Halaman
2.1
Molekul Gas Hidrokarbon..............................................................................11
2.2
Batasan Konsentrasi Gas Terlarut...................................................................16
2.3
Periode pengambilan sample minyak dan prosedur operasi pada tiap kondisi dan nilai TDCG. ..............................................................................18
2.4
Roger Ratio Code…………………………………………………….……..22
2.5
Syarat Menggunakan Metode Segitiga Duval………………………………24
2.6
Tingkat akurasi berbagai metode interpretasi DGA………………………... 27
2.7
Pemberian skor pada tes tegangan tembus minyak transformator…………..28
3.1
Data Sampel Uji……………………………………………………………..32
4.1
Hasil Tes Tegangan Tembus………………………………………………...45
4.2
Hasil Interpretasi Tes TDCG……..…………………………………………46
4.3
Hasil Interpretasi Key Gas………………………………………………..…47
4.4
Hasil Interpretasi Roger ratio…...…………………………...…………..….48
4.5
Hasil Interpretasi Duval Triangel……………………………………………49
4.6
Hasil Pengukuran Beban………....………………………………………….50
4.7
Hasil Pengukuran Suhu…...…………………………………………………51
4.8
Pemberian Bobot dan Skor Individu…………………………………..……54
4.9
Hasil Perhitungan Total Skor Masing-masing Transformator………………56
4.10
Klasifikasi Prioritas………………………………………………………….57
4.11
Klasifikasi Skor……………………………………………………………. 58
4.12
Skor Individu dari T10, T28 dan T7………………………………………...59
4.13
Interpretasi DGA dari T10, T28 dan T7…………………………………….61
4.14
Jadwal Perawatan / Maintenance……………………………………………62
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
2.1
Kontruksi Transformator............................................................................... 8
2.2
Metode Exstrasi dengan Gas Cromatograpy................................................. 14
2.3
Metode Ekstraksi dengan Photoacoustic Spectroscopy……………………….15
2.4
Grafik Prosentase Gas Kunci C2H4/Kriteria Thermal Oil…………………….19
2.5
Grafik Prosentase Gas Kunci CO / Kriteria Thermal Celullose………………19
2.6
Grafik Prosentase Gas Kunci H2 / Kriteria Electrical Corona……………….20
2.7
Grafik Prosentase Gas Kunci C2H2 / Kriteria Arching in Oil………………..20
2.8
Koordinat Segitiga Duval…………………………………………………...23
3.1
Alat Test Tegangan Tembus Minyak Transformator....................................36
3.2
Syringe di sambungkan ke saluran penguras minyak trasformator................37
3.3
Minyak dialirkan ke syringe...........................................................................37
3.4
Memvacum syringe........................................................................................38
3.5
Cara pengambilan sampel yang benar dengan syringe...................................39
3.6
Sampel Minyak di Injeksikan ke Dalam Tabung Sampel...............................39
3.7
Kandungan Gas Yang Mudah Terbakar (TDCG) Dalam Minyak Transformator........................................................................40
3.8
Alur Proses Pengambilan Keputusan Manajemen Perawatan Transformator............................................................................... 42
xiii
DAFTAR SINGKATAN
AI
: Aging Index
BDV
: Breakdown Voltage
DGA
: Dissolved Gas Analysis
GI
: Gardu Induk
IEC
: International Electrical Comision
KV
: Kilo Volt
KVA
: Kilo Volt Ampere
MPH
: Main Power House
PPM
: Part Per Milion
SS
: Sub Stasion
TDCG
: Total Dissolved Combustible Gas
xiv
xv
